JPH07234030A - Method and apparatus for refrigerating and liquefying by cold thermal storage type refrigerator - Google Patents

Method and apparatus for refrigerating and liquefying by cold thermal storage type refrigerator

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JPH07234030A
JPH07234030A JP2860194A JP2860194A JPH07234030A JP H07234030 A JPH07234030 A JP H07234030A JP 2860194 A JP2860194 A JP 2860194A JP 2860194 A JP2860194 A JP 2860194A JP H07234030 A JPH07234030 A JP H07234030A
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Abstract

PURPOSE:To provide a method and an apparatus for refrigerating and liquefying at a cryogenic temperature with an excellent efficiency. CONSTITUTION:This method for refrigerating and liquefying by a cold thermal storage type refrigerator comprises the steps of introducing an operating fluid of the ambient temperature discharged from a first displacer 12 to a second displacer 10, and generating a temperature lower than a temperature generated in an expansion space of the displacer 12 in its expansion space, wherein number of revolutions of the displacer 10 is set to 1/5 1/2 of that of the displacer 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は二台の膨張機またはディスプレー
サを複合させた蓄冷器を主要素とする蓄冷式の冷凍機を
用いて液体窒素温度78K以下ヘリウムの超流動温度2
K領域の温度を生成して気体の液化や冷凍を行うような
構成を特長とした高効率の蓄冷式冷凍機による冷凍液化
方法及び装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention uses a regenerator having a regenerator having two regenerators or a displacer as a main element to cool liquid nitrogen at a temperature of 78 K or less and a superfluid temperature of helium.
The present invention relates to a refrigeration liquefaction method and device using a high-efficiency cold-storage refrigerator, which is characterized in that a temperature in a K region is generated to liquefy or freeze a gas.

【0002】[0002]

【背景技術】従来蓄冷器を主要素とする蓄冷式の冷凍方
式には、ソルベイ、タコニス、ギフォード・マクマホン
(以下G−Mという)サイクルがあり、これらは、常温
と発生する低温度間に蓄冷器を用いて冷凍サイクルを形
成するいわゆる蓄冷式冷凍機による方式であり、ソルベ
イサイクルでは、断熱膨張させる膨張機を用い、ギフォ
ード・マクマホンサイクルでは流体を移動させて等温膨
張させるディスプレーサが用いられている。膨張機、デ
ィスプレーサを含めてディスプレーサと云う。
[Background Art] Conventionally, a cold storage type refrigeration system having a regenerator as a main element includes a Solvay, Taconis, and Gifford-McMahon (hereinafter referred to as GM) cycle. This is a system using a so-called cold storage type refrigerator that forms a refrigeration cycle using a vessel.In the Solvay cycle, an expander for adiabatic expansion is used, and in the Gifford-McMahon cycle, a displacer for moving a fluid to perform isothermal expansion is used. . It is called a displacer including an expander and a displacer.

【0003】図4はG−Mの冷凍機の典型的な流路系
で、圧縮機101より常温の高圧の動作流体(ヘリウム
等のガスで、以後、流体と云う)102は、配管103
を通じ図示しないガス精製器を介し吸入弁104が開く
と常温空間部105に入り、次にシリンダー103内を
往復動するディスプレーサ(他の冷凍サイクルの膨張機
を含めて云う)130が下死点より上死点に向かうと常
温空間部105の高圧の流体は、ディスプレーサ130
に内包され容積当たりの比熱が低温度領域で比較的大き
い金属メッシュ、鉛球、希土類などの材料よりなる蓄冷
器105で冷却されながら膨張空間126、128にそ
れぞれ入る。吸入弁4が閉じ、ディスプレーサがさらに
上死点に向かうと吐出弁104が開いて膨張空間12
6、128の高圧流体は低圧の配管内の流体を断熱膨張
する仕事をして低温度、低圧になり蓄冷器105を冷や
しながら常温になり圧縮機の吸入口135に戻り同時に
ディスプレーサが下死点に近づき1サイクルが終わる。
これを連続して行うことによりコールドヘッド108、
125でそれぞれの温度の冷凍が得られる。
FIG. 4 shows a typical flow path system of a GM refrigerator, in which a high-pressure working fluid (gas such as helium or the like, hereinafter referred to as fluid) 102 at room temperature from a compressor 101 is a pipe 103.
When the suction valve 104 is opened through a gas purifier (not shown), the displacer (including an expander of another refrigeration cycle) 130 that reciprocates in the cylinder 103 enters the room temperature space 105 from the bottom dead center. When it reaches the top dead center, the high-pressure fluid in the room temperature space 105 becomes displacer 130.
Are contained in the expansion spaces 126 and 128 while being cooled by the regenerator 105 made of a material such as a metal mesh, a lead ball, and a rare earth, which has a relatively large specific heat per volume in a low temperature region. When the suction valve 4 is closed and the displacer further moves to the top dead center, the discharge valve 104 opens and the expansion space 12
The high-pressure fluids 6 and 128 work to adiabatically expand the fluid in the low-pressure pipes to low temperature, low pressure, cool the regenerator 105, reach normal temperature, and return to the suction port 135 of the compressor. And one cycle ends.
By continuously performing this, the cold head 108,
At 125, refrigeration at each temperature is obtained.

【0004】この冷凍機の欠点は、例えば、消費動力の
4KWの圧縮機を用いて、往復動するディスプレーサの
回転数を120rpmとし、108での温度を77K、
冷凍量を50Wとすると、125では20K、5Wの冷
凍量は容易に得られるが、125の温度を8Kに下げる
と冷凍量は1W程度と急激に低下してしまう。108で
の冷凍量も同様である。この対策として膨張空間12
8、126の容積やその容積比を変えることによって或
程度は改善されるが限界がある。実験では、要求される
膨張空間128、126の温度(コールドヘッド10
8、125と同じ意味で云う)によって最適な運転条件
が存在することが明かになった。
Disadvantages of this refrigerator are, for example, that a reciprocating displacer is rotated at 120 rpm and a temperature at 108 is 77 K using a compressor of 4 KW consuming power.
If the refrigeration amount is 50 W, the refrigerating amount of 20 K and 5 W can be easily obtained with 125, but if the temperature of 125 is lowered to 8 K, the refrigerating amount is drastically reduced to about 1 W. The same applies to the frozen amount at 108. As a countermeasure against this, the expansion space 12
It can be improved to some extent by changing the volume of 8,126 or its volume ratio, but there is a limit. In the experiment, the required temperature of the expansion spaces 128, 126 (cold head 10
It has become clear that optimum operating conditions exist according to the same meaning as 8, 125).

【0005】即ち、要求される冷凍・液化温度が膨張空
間128で50K〜120Kが必要なときは、動作圧力
は10気圧以上で、ディスプレーサでの膨張圧力比を大
きくし回転数の早い方が冷凍出力も大きく、効率(冷凍
出力/消費動力=成績係数という)も向上するが、ディ
スプレーサの耐久性は劣化する。
That is, when the required freezing / liquefying temperature is 50 K to 120 K in the expansion space 128, the operating pressure is 10 atm or more, the expansion pressure ratio in the displacer is increased, and the faster the rotation speed is, the higher the freezing is. The output is large, and the efficiency (refrigeration output / consumed power = coefficient of performance) is also improved, but the durability of the displacer deteriorates.

【0006】[0006]

【発明の開示】本発明は、この欠陥を安価な方法により
十分解決する方法および装置を提案するものである。即
ち膨張空間126において、冷凍温度に8K程度が要求
されると、前記の128の運転条件とは逆の動作圧力1
0気圧以下で120rpm以下より低い20から60r
pmの低回転数にすることにより満足されることが実験
で明かになった。即ちこれは、理論的にはヘリウムの比
熱と比重が急激に大きくなって蓄冷器の蓄冷材の熱容量
が不足することと、ヘリウムの理論的な音速が低温にな
るに従って低下し、且つ比重が大きくなってヘリウムの
速度が早いと圧力損失が増加して温度が下がらず、冷凍
量も充分得られれず効率も低下することが明らかであ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention proposes a method and apparatus that sufficiently solves this deficiency by an inexpensive method. That is, in the expansion space 126, when a refrigeration temperature of about 8 K is required, an operating pressure of 1 which is the reverse of the operating condition of 128 described above.
20 to 60r lower than 120 rpm at 0 atm or less
Experiments have shown that a low rpm of pm is sufficient. That is, theoretically, the specific heat and specific gravity of helium suddenly increase and the heat capacity of the regenerator material of the regenerator is insufficient, and the theoretical sound velocity of helium decreases as the temperature decreases, and the specific gravity increases. It is clear that when the velocity of helium is high, the pressure loss increases, the temperature does not drop, the refrigeration amount cannot be sufficiently obtained, and the efficiency decreases.

【0007】特に低温度における圧力損失は大きく、例
えばディスプレーサの常温から低温部までの長さは、低
温度を例えば、8Kとするとディスプレーサやシリンダ
の壁を通じての固体の熱流入を少なくするため50cm
程度必要になる。しかしこの中に内包されているメッシ
ュ、粉体、球体等よりなる金属や奇土類の蓄冷材の隙間
を流体が通過すると時の実際の長さは、ディスプレーサ
長さのおよそ数倍になる。120rpmで運転されると
弁4、10が毎秒それぞれ2回の開閉を繰り返すから、
常温と蓄冷器を介して膨張空間128とを往復移動する
ヘリウムガスは、実際の流路長さをディスプレーサの5
倍とすると
Particularly, the pressure loss at a low temperature is large, and for example, the length from the room temperature to the low temperature portion of the displacer is 50 cm in order to reduce the solid heat inflow through the wall of the displacer and the cylinder when the low temperature is set to 8K.
You need some degree. However, when the fluid passes through the gap between the metal or odd-earth regenerator made of mesh, powder, spheres, etc. contained therein, the actual length at the time becomes approximately several times the displacer length. When operated at 120 rpm, valves 4 and 10 open and close twice each second,
The helium gas that reciprocates between the room temperature and the expansion space 128 via the regenerator has an actual flow path length of 5 mm in the displacer.
If you double

【0008】2*2*50*5=1000cm/s で毎秒10mになる。
即ち音速は、10気圧で 300K,1024m/sであるが、20Kで
は 274m/sとなる。8Kになると 193m/sとなる。ディスプ
レーサが120rpmで運転されるとその速度は10m/sで音速
の約1/20である。実験ではディスプレーサを1Hz
以下で運転、即ちガス速度を5m/s以下にすれば、よ
り低い温度が得られ、効率も高くなることが解った。圧
力損失も計算からもガス速度を半分にすれば1/4にな
ることも知られており、これらのことは容易に理解でき
る。
At 2 * 2 * 50 * 5 = 1000 cm / s, it becomes 10 m / s.
That is, the sound velocity is 300K at 1024m / s at 10 atmospheres, but becomes 274m / s at 20K. At 8K, it will be 193m / s. When the displacer is operated at 120 rpm, its speed is 10 m / s, which is about 1/20 of the speed of sound. In the experiment, the displacer is 1Hz
It was found that if the operation is performed below, that is, the gas velocity is set to 5 m / s or less, a lower temperature is obtained and the efficiency is increased. It is known from the calculation that the pressure loss also becomes 1/4 when the gas velocity is halved, and these can be easily understood.

【0009】[0009]

【実施例】図1は本発明の1実施例であり二台の膨張機
またはディスプレーサを複合させて構成した冷凍機の流
路図で、圧縮機1は高圧(例えば15〜21気圧)にな
った作動流体(主にヘリウムであり、以後、流体とい
う)2は、放熱器3、精製器(図示しない)を通り、第
1のディスプレーサ12のコンロッド14に連結され膨
張空間13の容積に応じて第1弁4が開く(この間は第
2の弁15は閉じている)ことにより6より第1の蓄冷
器5で徐々に冷やされ、7より第1のコールドヘッド8
(クライオポンプその他の輻射遮蔽板を冷却60〜12
0K)、比較的に長い第2系の第2の蓄冷器21および
第2のディスプレーサ10のシリンダー11を第2コー
ルドヘッド9で予冷することにより少し温度が高くなり
第1膨張空間13に入る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an embodiment of the present invention and is a flow path diagram of a refrigerator constituted by combining two expanders or displacers. The compressor 1 has a high pressure (for example, 15 to 21 atm). The working fluid (mainly helium, hereinafter referred to as a fluid) 2 passes through a radiator 3 and a purifier (not shown), is connected to a connecting rod 14 of the first displacer 12, and corresponds to the volume of the expansion space 13. By opening the first valve 4 (while the second valve 15 is closed during this period), the first cold accumulator 5 is gradually cooled by 6 and the first cold head 8 by 7.
(Cooling the cryopump and other radiation shields 60-12
(0K), by precooling the relatively long second regenerator 21 of the second system and the cylinder 11 of the second displacer 10 by the second cold head 9, the temperature rises slightly and enters the first expansion space 13.

【0010】この時に第1弁4が閉まり、第1のディス
プレーサ12が上がり上死点まで膨張し更に温度降下す
る。この時第2弁15が開きディスプレーサ12が下死
点に向かうので膨張空間13内の流体は押し出されて前
記9、8、7、5、6、15の各部を通り常温となって
第1のバッファータンク18、フイルター兼用の精製器
19に入る。これで第1系のディスプレーサによる低温
生成の1サイクルが終わる。尚、第1弁4、第2弁15
は第1のディスプレーサ12のコンロッド14に連結さ
れ膨張空間13の容積に応じて駆動するモータ17付き
クランク部16によって開閉が行われる。
At this time, the first valve 4 is closed, the first displacer 12 rises and expands to the top dead center, and the temperature further drops. At this time, the second valve 15 is opened and the displacer 12 moves toward the bottom dead center, so that the fluid in the expansion space 13 is pushed out and passes through each of the parts 9, 8, 7, 5, 6, 15 and reaches the room temperature to reach the first temperature. It enters into the buffer tank 18 and the purifier 19 which also serves as a filter. This completes one cycle of low temperature generation by the first system displacer. The first valve 4 and the second valve 15
Is opened and closed by a crank portion 16 with a motor 17 that is connected to the connecting rod 14 of the first displacer 12 and is driven according to the volume of the expansion space 13.

【0011】次に、中圧になったこの流体(例えば8〜
10気圧)は、第3弁20が開き22より第2の蓄冷器
21で徐々に冷却され、そして23より第2のコールド
ヘッド27(第2の輻射遮蔽板の冷却やJ−T系の熱交
換器の冷却に使用)から第2のディスプレーサ10の第
1膨張空間28と最低温度を達成させるため低温で比熱
の大きな磁性材料や鉛球を蓄熱材として詰められた蓄冷
器24を通り冷却され、第3のコールドヘッド25より
膨張空間26に入る。第3弁20が閉じ、第2のディス
プレーサ10が上死点に向かうので流体は膨張され4〜
6Kになる。第3弁20が閉じ、第4弁29が開き、第
2のディスプレーサ10が下死点に向かう行程では膨張
空間26の流体は、冷熱を前記25、24、21の各部
に与え、常温に近くなって22、29、34から圧縮機
1の吸入側35に戻って第2系の1サイクルが終わる。
Next, this fluid having a medium pressure (for example, 8 to
(10 atm) is gradually cooled by the second regenerator 21 from the opening of the third valve 20 and from the second cold head 27 (cooling of the second radiation shielding plate and heat of the JT system) from 23. (Used for cooling the exchanger) to cool the first expansion space 28 of the second displacer 10 and a cooler 24 filled with a magnetic material having a large specific heat and a lead ball as a heat storage material to achieve a minimum temperature, The expansion space 26 enters from the third cold head 25. Since the third valve 20 is closed and the second displacer 10 is heading to the top dead center, the fluid is expanded and 4 to
It will be 6K. In the process in which the third valve 20 is closed, the fourth valve 29 is opened, and the second displacer 10 is moving toward the bottom dead center, the fluid in the expansion space 26 gives cold heat to the parts 25, 24, and 21 and is close to room temperature. Then, the flow returns from 22, 29, and 34 to the suction side 35 of the compressor 1 to complete one cycle of the second system.

【0012】尚、第3弁20、第4弁29は、第1系と
同じくモータ33、クランク部32、コンロッド31を
第2のディスプレーサ10の位置(膨張空間の容積)に
よって開閉が行われる。これを第1系および第2系のデ
ィスプレーサが連続的に行うことによって低温生成が行
われる。
The third valve 20 and the fourth valve 29 are opened and closed by the position of the second displacer 10 (the volume of the expansion space) of the motor 33, the crank portion 32, and the connecting rod 31, as in the first system. The low temperature generation is performed by continuously performing the displacer of the first system and the second system.

【0013】尚、第1系と第2系の間に設置されるバッ
ファータンク18は、各ディスプレーサ12と10の回
転数が異なり、第2系の各部における流体の圧力変動を
少なくして動力損失を少なくするためには本発明の高効
率の冷凍液化装置に必要不可欠な要素である。通常、第
2のディスプレーサ10の回転数が遅い方がより低温度
が生成できる。例えば、4Kの生成では、第1のディス
プレーサ12が120rpmのときには第2のディスプ
レーサ10は、30〜60rpmである。また、第1系
では、60〜120K領域の生成を主眼にして運転さ
れ、冷凍温度と冷凍出力に応じて回転数吸入圧力の調整
が第2系とは独立に可能である。尚、弁37は第2のデ
ィスプレーサ10の常温空間30からの流体がコンロッ
ド31の間から漏れ第2バッファータンク36に入った
流体の調整用であり18とは独立している。
In the buffer tank 18 installed between the first system and the second system, the displacers 12 and 10 have different rotational speeds, and the pressure fluctuation of the fluid in each part of the second system is reduced to reduce the power loss. This is an essential element for the highly efficient refrigerating liquefaction apparatus of the present invention in order to reduce the amount. In general, a lower rotation speed of the second displacer 10 can generate a lower temperature. For example, in the generation of 4K, when the first displacer 12 is 120 rpm, the second displacer 10 is 30-60 rpm. In addition, the first system is operated mainly in the generation of the 60 to 120K region, and the rotation speed suction pressure can be adjusted independently of the second system according to the freezing temperature and the freezing output. The valve 37 is for adjusting the fluid leaking from the room temperature space 30 of the second displacer 10 between the connecting rods 31 and entering the second buffer tank 36, and is independent of 18.

【0014】図2はより高効率にした本発明の他の実施
例の流路図である。圧縮機はモーター43の軸の両端に
1段目の吸入を46、吐出45、中間放熱器44、2段
目を42、吐出を2とする2段圧縮型の圧縮機(1段の
圧縮機を直列にしても可能、但し、効率はモーターが2
台になるので下がる)を導入した実施例である。
FIG. 2 is a flow path diagram of another embodiment of the present invention with higher efficiency. The compressor is a two-stage compression type compressor (one-stage compressor, in which the intake of the first stage is 46, the discharge 45, the intermediate radiator 44, the second stage is 42, and the discharge is 2 at both ends of the shaft of the motor 43. Can be connected in series, but the efficiency of the motor is 2
This is an example in which (it goes down because it becomes a stand).

【0015】図5で圧縮段数と消費動力の概要を示す
が、同じ流体で吸入圧、吐出圧、流体の流量を一定とし
た時には、理論的にも経験的にも圧縮段数が増えるに従
って単位流量当たりの消費動力は少なくなる。圧縮機の
形式はピストン型、スクロール型、ベーンその他の回転
ピストン型などの形式によらず、段数の増加と共に消費
動力が減少する傾向にある。本発明ではこの特長を最大
限に活かすため、60〜120K領域で大きな冷凍量が
必要なときには第1のディスプレーサ12の膨張圧力比
を大きくして流量を増やすため第1のバッフータンク1
8に弁39を設置し40より中圧タンク41に戻すよう
にしたことである。これにより60〜120K領域の冷
凍出力の調整が容易になった。
FIG. 5 shows an outline of the number of compression stages and power consumption. When the suction pressure, the discharge pressure, and the flow rate of the fluid are constant with the same fluid, theoretically and empirically, the unit flow rate increases as the number of compression stages increases. Power consumption per hit is reduced. Regardless of the type of compressor, such as piston type, scroll type, vane or other rotary piston type, the power consumption tends to decrease as the number of stages increases. In the present invention, in order to take full advantage of this feature, when a large refrigeration amount is required in the 60 to 120K region, the expansion pressure ratio of the first displacer 12 is increased to increase the flow rate.
The valve 39 is installed at 8 and the valve 40 is returned to the medium pressure tank 41. This facilitated adjustment of the refrigeration output in the 60 to 120K region.

【0016】図3は20K以下2K領域までの温度を連
続的に効率良く生成し、且つ遠方にも冷凍を移送して気
体の液化や冷凍を行うため多数の熱交換器48、49、
50、51、52とジュールトムソン弁53を付加した
実施例である。圧縮機よりの高圧流体は47において第
1のデスプレーサの第1弁4と熱交換器48に分岐さ
れ、ジュールトムソン弁53で等エンタルピー膨張で低
圧となり、コールドヘッド54で最低温度が得られ、こ
こで冷凍や気体の液化が行われる。尚、弁55、56は
圧力調整弁で第2のデスプレーサの最低圧力は1.5〜
3.1気圧の間で駆動されることもあるので、圧縮機の
低圧の吸入側46の1.0〜1.4気圧に調整するためで
ある。
FIG. 3 shows a large number of heat exchangers 48, 49 for continuously and efficiently producing temperatures up to 20 K and 2 K, and transferring refrigeration to a distant place to liquefy or freeze gas.
In this embodiment, 50, 51 and 52 and a Joule Thomson valve 53 are added. The high-pressure fluid from the compressor is branched at 47 to the first valve 4 of the first displacer and the heat exchanger 48, becomes low pressure by isenthalpic expansion at the Joule-Thomson valve 53, and the cold head 54 obtains the minimum temperature. Freezing and gas liquefaction are carried out. The valves 55 and 56 are pressure control valves, and the minimum pressure of the second displacer is 1.5 to 5.
This is because it may be driven at a pressure of 3.1 atm, so that the pressure is adjusted to 1.0 to 1.4 atm on the low-pressure suction side 46 of the compressor.

【0017】尚、図1のクランク部16、32の駆動用
モータ17、33は独立しているが、モータ17を1個
でクランク部16に減速機を取り付けてコーンロッド3
1の往復動作をさせることも可能である。
Although the driving motors 17 and 33 for the crank portions 16 and 32 in FIG. 1 are independent, a decelerator is attached to the crank portion 16 by one motor 17 and the cone rod 3 is used.
It is also possible to make one reciprocating motion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の流路図である。FIG. 1 is a channel diagram of an example of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例の流路図である。FIG. 2 is a flow path diagram of another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の遠方に冷凍を移送して気体の液化と冷
凍を行う場合の実施例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention in the case of transferring refrigeration to a distant place to liquefy and freeze gas.

【図4】従来の実施例の流路図である。FIG. 4 is a flow path diagram of a conventional example.

【図5】圧縮機の段数と消費動力との関係を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the number of compressor stages and power consumption.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる回転数N1、N2で作動する2台
の膨脹機またはディスプレ−サ(以下ディスプレ−サと
いう)を複合させて構成した冷凍液化方法であって、圧
縮機よりの高圧の作動流体を、第1弁を経て第1の蓄冷
器より比較的高い冷凍温度を生成する第1のディスプレ
−サの低温膨脹空間に導入し、膨脹させて低温度を発生
させ、披冷却体を冷却後に中圧になった該作動流体を再
び第1の蓄冷器より第2弁を経て第1のバッファ−タン
クまたはクランクケ−ス(以下バッファ−タンクとい
う)に吐出させ、更に該作動流体を直接または精製器を
介して第3弁より第2の蓄冷器を経て、第1のディスプ
レ−サより低い温度を生成する第2のディスプレ−サの
2つの低温膨脹空間に導き、該低温膨脹空間の膨脹によ
り各低温を発生させ、披冷却体を冷却後に再び第2の蓄
冷器に戻し、更に第4弁を経て前記圧縮機の吸入口に戻
すことを特徴とする蓄冷式冷凍機による冷凍液化方法。
1. A refrigeration liquefaction method comprising a combination of two expanders or displacers (hereinafter referred to as "displacers") that operate at different rotation speeds N1 and N2, wherein a high pressure operation from a compressor is performed. The fluid is introduced through the first valve into the low temperature expansion space of the first displacer, which produces a relatively higher refrigeration temperature than the first regenerator, and is expanded to generate a low temperature to cool the cooling body. The working fluid, which has become intermediate pressure later, is again discharged from the first regenerator through the second valve to the first buffer tank or crankcase (hereinafter referred to as buffer tank), and the working fluid is directly or After passing through the second regenerator from the third valve through the purifier, it is led to the two low temperature expansion spaces of the second displacer that generate a lower temperature than the first displacer, and the expansion of the low temperature expansion space. Each low temperature is generated by After cooling the cooling body, the cooling body is returned to the second regenerator again, and further returned to the suction port of the compressor via the fourth valve.
【請求項2】 前記第1のディスプレ−サの回転数N1
が60乃至240r.p.m好ましくは60乃至120
r.p.mであり、前記第2のディスプレ−サの回転数
N2がN1の1/5乃至1/2倍、好ましくは1/3乃
至1/2倍であることを特徴とする請求項1記載の蓄冷
式冷凍機による冷凍液化方法。
2. The rotation speed N1 of the first displacer.
Is 60 to 240 r. p. m preferably 60 to 120
r. p. 2. The cold accumulator according to claim 1, characterized in that the rotation speed N2 of the second displacer is 1/5 to 1/2 times, preferably 1/3 to 1/2 times that of N1. Liquefaction method using a rotary refrigerator.
【請求項3】 前記圧縮機の圧縮段数が2段で構成され
ており、前記第1のバッファ−タンクより吐出された作
動流体を該圧縮機の1段と2段の中間部に導入し、また
前記第2の蓄冷器を経て吐出された作動流体を該圧縮機
の1段の吸入口に導入することを特徴とする請求項1ま
たは2記載の蓄冷式冷凍機による冷凍液化方法。
3. The number of compression stages of the compressor is two, and the working fluid discharged from the first buffer tank is introduced into an intermediate portion between the first and second stages of the compressor. Further, the working fluid discharged through the second regenerator is introduced into the one-stage suction port of the compressor, and the method for refrigerating and liquefying by a regenerator according to claim 1 or 2 is characterized.
【請求項4】 前記第1弁、第2弁、第3弁および第4
弁の各開閉作動が前記第1のディスプレ−サおよび第2
のディスプレ−サの各往復作動と相関的に作動すること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の蓄冷
式冷凍機による冷凍液化方法。
4. The first valve, the second valve, the third valve and the fourth valve.
Each opening and closing operation of the valve causes the first displacer and the second displacer to operate.
4. The method for refrigerating and liquefying a regenerator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it operates in correlation with each reciprocating operation of the displacer.
【請求項5】 前記第1のディスプレ−サおよび第2の
ディスプレ−サで発生された冷凍量を熱交換器を付し、
或いは多数の熱交換器又はジュ−ル・トムソン弁を付加
させることにより、ネオン、水素、ヘリウム等の液化或
いはこれらの温度領域で冷凍させるようにしたことを特
徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の蓄冷式冷
凍機による冷凍液化方法。
5. A heat exchanger is attached to the refrigeration amount generated in the first displacer and the second displacer,
5. A liquefaction of neon, hydrogen, helium or the like or freezing in the temperature range of these by adding a large number of heat exchangers or Jul-Thomson valves. Or a refrigerating liquefaction method using the regenerator of claim 1.
【請求項6】 異なる回転数N1、N2で作動する2台
のディスプレ−サを複合させて構成した冷凍液化装置で
あって、該冷凍液化装置は、その吐出側に放熱器を配設
したガス圧縮器と、第1および第2の蓄冷器と、第1お
よび第2のディスプレ−サと該第1および第2のディス
プレ−サの動きと相関連動する第1弁、第2弁、第3弁
および第4弁と、第1および第2のバッファ−タンクと
を備えており、前記第1および第2のディスプレ−サは
各下部に冷凍膨脹空間を有し、第1のディスプレ−サの
冷凍膨脹空間は第1の蓄冷器と放冷手段を備えた配管に
より係合導通されており、第2のディスプレ−サの下部
に設けられた2つ冷凍膨脹空間は各第2の蓄冷器の2次
側に放冷手段を備えた配管により係合導通されており、
第1のバッファ−タンクは第2弁を介して第1の蓄冷器
の1次側と、また第3弁を介して第2の蓄冷器の1次側
と係合導通されており、更に第2の蓄冷器の1次側とガ
ス圧縮器の吸入口は第4弁を介した配管により係合導通
されていることをことを特徴とする蓄冷式冷凍機による
冷凍液化装置。
6. A refrigeration liquefaction apparatus comprising a combination of two displacers operating at different rotation speeds N1 and N2, wherein the refrigeration liquefaction apparatus is provided with a radiator on its discharge side. A first valve, a second valve, and a third valve that are interlocked with the movements of the compressor, the first and second regenerators, the first and second displacers, and the first and second displacers. Valve and fourth valve, and first and second buffer tanks, the first and second dispersers each have a freezing and expansion space at a lower part thereof, and the first disperser has a freezing and expanding space. The freezing and expansion space is engaged and conducted by a pipe provided with a first regenerator and a cooling means, and the two freezing and expansion spaces provided under the second disperser are provided for the respective second regenerators. Engagement is conducted by a pipe provided with a cooling means on the secondary side,
The first buffer tank is engaged and conducted with the primary side of the first regenerator via the second valve and with the primary side of the second regenerator via the third valve. A refrigerating liquefaction device using a regenerator, wherein the primary side of the second regenerator and the suction port of the gas compressor are engaged and conducted by a pipe through a fourth valve.
【請求項7】 前記第1のディスプレ−サの回転数N1
が60乃至240r.p.m好ましくは60乃至120
r.p.mであり、前記第2のディスプレ−サの回転数
N2がN1の1/5乃至1/2倍、好ましくは1/3乃
至1/2倍であることを特徴とする請求項6記載の蓄冷
式冷凍機による冷凍液化装置。
7. A rotation speed N1 of the first displacer.
Is 60 to 240 r. p. m preferably 60 to 120
r. p. 7. The regenerator according to claim 6, wherein m is m and the rotation speed N2 of the second displacer is 1/5 to 1/2 times, preferably 1/3 to 1/2 times that of N1. Liquefaction device using a freezer.
【請求項8】 前記圧縮機の圧縮段数が2段で構成され
ており、前記第1のバッファ−タンクより吐出された作
動流体を該圧縮機の1段と2段の中間部に導入するよう
に配管されており、また前記第2の蓄冷器を経て吐出さ
れた作動流体を該圧縮機の1段の吸入口に導入するよう
に配管されていることを特徴とする請求項6または7記
載の蓄冷式冷凍機による冷凍液化装置。
8. The compressor has two compression stages, and the working fluid discharged from the first buffer tank is introduced into an intermediate portion between the first and second stages of the compressor. 8. The piping is arranged so that the working fluid discharged through the second regenerator is introduced into the one-stage suction port of the compressor. Liquefaction liquefier with a cold storage refrigerator.
【請求項9】 前記第1弁、第2弁、第3弁および第4
弁が、その各開閉作動が前記第1のディスプレ−サおよ
び第2のディスプレ−サの各往復作動と相関的に作動す
るように設定されたものであることを特徴とする請求項
6乃至8のいずれか1項記載の蓄冷式冷凍機による冷凍
液化装置。
9. The first valve, the second valve, the third valve and the fourth valve
9. The valve according to claim 6, wherein each opening / closing operation of the valve is set to operate in correlation with each reciprocating operation of the first displacer and the second displacer. A refrigerating liquefaction device using the cold storage refrigerator according to any one of 1.
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